(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子銃から出射された電子ビームをターゲットに入射させて、前記ターゲットからＸ線を放射させるＸ線発生装置であって、
前記電子銃から出射された前記電子ビームが通過する電子通路と、
前記電子通路を通過する前記電子ビームを前記ターゲットに集束させる電磁コイルと、を備え、
前記電子通路において、第１の部分の内壁面は、前記第１の部分に対して前記電子銃側に位置する第２の部分の内壁面よりも粗い凹凸面となっていることを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項２】
前記第１の部分は、前記電子ビームを絞る電子通過孔が設けられたアパーチャ部を含み、
前記電子通過孔の内壁面は、前記凹凸面となっていることを特徴とする請求項１記載のＸ線発生装置。
【請求項３】
前記第１の部分の内壁面は、ネジ山及びネジ溝が形成されることにより前記凹凸面となっていることを特徴とする請求項２記載のＸ線発生装置。
【請求項４】
前記第１の部分には、前記電子通路における前記電子銃側の領域と前記ターゲット側の領域とを連通する貫通孔が設けられていることを特徴とする請求項２又は３記載のＸ線発生装置。
【請求項５】
前記アパーチャ部は、前記第１の部分に対して着脱自在となっていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項記載のＸ線発生装置。
【請求項６】
前記第１の部分の内壁面は、前記ターゲット側に向かって先細りとなるテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載のＸ線発生装置。
【請求項７】
前記第１の部分は、前記第２の部分よりも軽元素の材料からなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載のＸ線発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線非破壊検査等においてＸ線源として用いられるＸ線発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＸ線発生装置として、特許文献１には、電子銃から出射された電子ビームを、電磁コイルを用いてターゲットに集束させ、ターゲットからＸ線を放射させるものが記載されている。
【特許文献１】特許第３９９９３９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１記載のＸ線発生装置にあっては、電磁コイルを用いて電子ビームをターゲットに集束させても、集束しきれない一部の散乱した電子がターゲットに到達して、ターゲットにおける電子ビームの集束スポットがぼけてしまい、その結果、Ｘ線像の解像度が低下するおそれがある。
【０００４】
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、Ｘ線像の解像度を向上させることができるＸ線発生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明に係るＸ線発生装置は、電子銃から出射された電子ビームをターゲットに入射させて、ターゲットからＸ線を放射させるＸ線発生装置であって、電子銃から出射された電子ビームが通過する電子通路と、電子通路を通過する電子ビームをターゲットに集束させる電磁コイルと、を備え、電子通路において、第１の部分の内壁面は、第１の部分に対して電子銃側に位置する第２の部分の内壁面よりも粗い凹凸面となっていることを特徴とする。
【０００６】
このＸ線発生装置では、電子通路の第２の部分よりもターゲットに近い電子通路の第１の部分で、その内壁面がより粗い凹凸面となっているため、散乱した電子のターゲット側への反射が抑制される。従って、このＸ線発生装置によれば、ターゲットにおける電子ビームの集束スポットがぼけるのを防止することができ、Ｘ線像の解像度を向上させることが可能となる。なお、「より粗い凹凸面」とは、凸部の頂部と凹部の底部との高低差がより大きい凹凸面を意味する。
【０００７】
本発明に係るＸ線発生装置においては、第１の部分は、電子ビームを絞る電子通過孔が設けられたアパーチャ部を含み、電子通過孔の内壁面は、凹凸面となっていることが好ましい。この場合、電子ビームを絞ることができるばかりか、電子通過孔の内壁面に入射した電子がターゲット側に反射するのを抑制することができ、Ｘ線像の解像度をより一層向上させることが可能となる。
【０００８】
本発明に係るＸ線発生装置においては、第１の部分の内壁面は、ネジ山及びネジ溝が形成されることにより凹凸面となっていることが好ましい。この場合、高精度の凹凸面を容易に得ることができる。
【０００９】
本発明に係るＸ線発生装置においては、第１の部分には、電子通路における電子銃側の領域とターゲット側の領域とを連通する貫通孔が設けられていることが好ましい。この場合、例えば電子通過孔を小径化しても、電子ビームの入射によってターゲットから発生したガスを、貫通孔を介して十分に且つ効率良く排気することができる。
【００１０】
本発明に係るＸ線発生装置においては、アパーチャ部は、第１の部分に対して着脱自在となっていることが好ましい。この場合、アパーチャ部を交換することで、所望の形状等を有する電子通過孔を電子通路に設けることができる。
【００１１】
本発明に係るＸ線発生装置においては、第１の部分の内壁面は、ターゲット側に向かって先細りとなるテーパ状に形成されていることが好ましい。この場合、第１の部分の内壁面に入射した電子がターゲット側に反射するのをより確実に抑制することができる。
【００１２】
本発明に係るＸ線発生装置においては、第１の部分は、第２の部分よりも軽元素の材料からなることが好ましい。この場合、電子通路の第２の部分よりもターゲットに近い電子通路の第１の部分で、その部分がより軽元素の材料からなるため、電子の入射によるＸ線の発生が抑制される。従って、ターゲットにおける電子ビームの集束スポット以外の部分からＸ線が放射されるのを防止することができ、Ｘ線像の解像度をより一層向上させることが可能となる。なお、「より軽元素の材料」とは、原子量がより軽い元素の材料を意味する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、Ｘ線像の解像度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
［第１の実施形態］
【００１５】
図１は、第１の実施形態のＸ線発生装置の断面図である。図１に示されるように、Ｘ線発生装置１は、電子銃２のフィラメントＦから出射された電子ビームＥをターゲットユニットＴのターゲット５に入射させて、ターゲット５から前方（電子ビームＥの進行方向前側を「前」とし、同後側を「後」とする）にＸ線を放射させる装置である。Ｘ線発生装置１は、フィラメントＦやターゲットユニットＴの交換が可能な開放型と称される装置であり、電子銃２を収容する円筒形状の本体部３と、本体部３の前端部にヒンジ部４を介して傾動自在に接続された円筒形状の開放部６と、を備えている。Ｘ線発生装置１では、ヒンジ部４を介して開放部６を横倒しにすることで、本体部３の前端部を開放させ、フィラメントＦを交換することができる。
【００１６】
開放部６は、後端部において一体的に接続された内筒部８ａ及び外筒部８ｂからなる二重円筒部８と、外筒部８ｂの前端部に固定ネジ１４によって固定された円錐台形状の出射端部１３と、を有している。内筒部８ａ内には、電子ビームＥの進行方向に延在するステンレス鋼製のパイプ部材９が挿入されており、内筒部８ａと外筒部８ｂとの間には、アルミニウム製のボビン１１にエナメル線を巻き付けてなる電磁コイル１２が配置されている。二重円筒部８及び出射端部１３は、軟鉄等の磁性材料からなり、電磁コイル１２によって生じる磁束が通過する磁気回路の一部を構成している。
【００１７】
電子銃２から出射された電子ビームＥは、本体部３内に開口したパイプ部材９の後端部を介して、パイプ部材９内を進行する。つまり、パイプ部材９は、電子銃２から出射された電子ビームＥが通過する電子通路７の一部を構成しており、電子通路７の中心線Ｌ１を中心線としている。電磁コイル１２は、電子通路７を通過する電子ビームＥをターゲット５に集束させる。
【００１８】
図２は、図１に示されたＸ線発生装置の要部断面図である。図２に示されるように、出射端部１３の内側には、ステンレス鋼製のアパーチャ部材１７が配置されている。アパーチャ部材１７は、前側に開口した有底円筒形状の本体部１５と、本体部１５の前端部に一体的に形成された円板形状のフランジ部１６と、を有している。本体部１５は、パイプ部材９の前端部内に挿入されており、フランジ部１６は、出射端部１３に固定ネジ２２によって固定されている。
【００１９】
本体部１５の底部は、電子ビームＥを絞る電子通過孔１８が設けられたアパーチャ部１９を含んでいる。電子通過孔１８は、電子通路７の中心線Ｌ１を中心線としており、電子通過孔１８の内壁面１８ａは、ネジ山及びネジ溝が形成されることにより凹凸面となっている。ここで、パイプ部材９の内壁面９ａが滑らかであることから、本体部（第１の部分）１５の電子通過孔１８の内壁面１８ａは、本体部１５に対して電子銃２側に位置するパイプ部材（第２の部分）９の内壁面よりも粗い凹凸面となっている。
【００２０】
本体部１５内には、後側に開口した有底円筒形状のアパーチャ部材２１が挿入されている。アパーチャ部材２１の底部は、電子ビームＥを絞る電子通過孔２３が設けられたアパーチャ部２４を含んでおり、アパーチャ部２４は、出射端部１３の出射孔１３ａ内に挿入されている。電子通過孔２３及び出射孔１３ａは、電子通路７の中心線Ｌ１を中心線としている。
【００２１】
以上により、Ｘ線発生装置１においては、パイプ部材９、本体部１５、アパーチャ部材２１及び出射端部１３によって電子通路７が構成されている。電磁コイル１２は、電子通路７を通過する電子ビームＥをターゲット５に集束させるが、電磁コイル１２のレンズ中心は、アパーチャ部１９とアパーチャ部２４との間における中心線Ｌ１上に位置している。従って、アパーチャ部１９は、発散する電子ビームＥの周縁部分をカットして電子ビームＥを絞り、アパーチャ部２４は、集束する電子ビームＥの周縁部分をカットして電子ビームＥを絞ることになる。
【００２２】
出射端部１３の前面１３ｂには、出射端部１３において電子通路７に臨む（すなわち、出射孔１３ａに臨む）開口２５ａが設けられた樹脂シート２５が配置されており、樹脂シート２５の前面には、ターゲットユニットＴが配置されている。樹脂シート２５は、電気絶縁性の樹脂材料（例えば、ポリイミド）からなる。ターゲットユニットＴは、ターゲット５を支持する円形薄板形状の支持部材２６を有しており、支持部材２６の後面は、樹脂シート２５の前面に接触している。支持部材２６は、ステンレス鋼からなり、支持部材２６には、円形状の外形を有する保持枠２７が一体的に形成されている。保持枠２７には、ベリリウム製のＸ線出射板２８が固定されおり、Ｘ線出射板２８の後面には、タングステン製のターゲット５が形成されている。保持枠２７は、樹脂シート２５の開口２５ａを介して出射孔１３ａに臨むように、内側においてターゲット５を保持している。
【００２３】
支持部材２６は、電気絶縁性の樹脂からなるキャップ状の押圧部材２９によって出射端部１３に対して押圧されている。出射端部１３と支持部材２６との間には、樹脂シート２５の開口２５ａの内側に位置し、且つ出射端部１３において電子通路７を包囲するように（すなわち、出射孔１３ａを包囲するように）、真空を保持するための気密封止部材としてＯリング３１が配置されている。押圧部材２９は、その嵌合穴２９ａに支持部材２６の保持枠２７が嵌め合わされ、且つＯリング３１が押圧されて支持部材２６の後面が樹脂シート２５の前面に接触した状態で、樹脂シート２５と伴に、固定ネジによって出射端部１３に固定されている。Ｘ線発生装置１では、押圧部材２９を取り外すことで、ターゲットユニットＴを交換することができる。なお、固定ネジ３３は、押圧部材２９の前面から前方に突出していないため、Ｘ線の被照射物をＸ線出射板２８により近接させることができる。また、Ｏリング３１の位置決め溝は、支持部材２６の後面に限定されず、出射端部１３の前面に設けられてもよい。
【００２４】
出射端部１３及びアパーチャ部材１７のフランジ部１６には、ターゲット電流検出端子３２が取り付けられており、樹脂シート２５には、ターゲットユニットＴの支持部材２６の後面に接触するようにターゲット電流検出端子３２を挿通させる挿通孔２５ｂが設けられている。なお、Ｘ線発生装置１の動作時には、電子通路７等、電子ビームＥが通過する空間に対して真空引きが行われる必要があるため、図１，２に示されるように、本体部３と開放部６との間、アパーチャ部材１７とパイプ部材９との間、アパーチャ部材１７と出射端部１３との間等には、気密封止部材としてのＯリング４１が配置されている。
【００２５】
以上のように構成されたＸ線発生装置１においては、電子通路７等、電子ビームＥが通過する空間に対して真空引きが行われつつ、電子銃２のフィラメントＦから電子ビームＥが出射される。出射された電子ビームＥは、電子通路７を通過している最中に、電磁コイル１２によってターゲットユニットＴのターゲット５に集束させられる。これにより、ターゲット５における電子ビームＥの集束スポットから前方にＸ線が放射することになる。このとき、電子通路７においては、パイプ部材９よりもターゲット５に近い本体部１５で、電子通過孔１８の内壁面１８ａがより粗い凹凸面となっている。そのため、電子ビームＥを絞ることができるばかりか、電子通過孔１８の内壁面１８ａに入射した電子がターゲット５側に反射するのを抑制することができ、Ｘ線像の解像度を向上させることが可能となる。
【００２６】
また、Ｘ線発生装置１においては、ネジ山及びネジ溝を形成することにより、電子通過孔１８の内壁面１８ａに高精度の凹凸面を容易に設けることができる。
［第２の実施形態］
【００２７】
図３は、第２の実施形態のＸ線発生装置の要部断面図である。図３に示されるように、第２実施形態のＸ線発生装置１は、アパーチャ部材１７の本体部１５の構成において、上述した第１実施形態のＸ線発生装置１と異なっている。すなわち、アパーチャ部材１７の本体部１５には、電子通路７における電子銃２側の領域（電子通過孔１８に対して後側の領域）とターゲット５側の領域（電子通過孔１８に対して前側の領域）とを連通する貫通孔１５ａが電子通過孔１８の周囲に複数設けられている。
【００２８】
このように構成されたＸ線発生装置１によれば、アパーチャ部１９の電子通過孔１８を小径化し、更に、電子通過孔１８の内壁面１８ａをより粗い凹凸面としても、電子ビームＥの入射によってターゲット５から発生したガスがトラップされるのを防止して、そのようなガスを、貫通孔１５ａを介して十分に且つ効率良く排気することができる。
【００２９】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。
【００３０】
例えば、上記実施形態では、凹凸面がネジ山及びネジ溝から形成されていたが、電子ビームＥの進行方向に沿って並設された同心円状の複数の溝や、メッシュ状の面或いは梨地状の面等から形成されていてもよい。なお、凹凸面における凸部の頂部と凹部の底部との高低差は、凹凸面に入射した電子のターゲット５側への反射を抑制する観点から、０．１ｍｍ〜８ｍｍが好ましい。
【００３１】
また、アパーチャ部材１７において、アパーチャ部１９は、本体部１５に対して着脱自在となっていてもよい。図４（ａ），（ｂ）に示されるように、別体のアパーチャ部１９の前端部にフランジ部１９ａを設ければ、パイプ部材９内へのアパーチャ部１９の脱落を防止することができる。また、図４（ｂ）及び図５（ａ），（ｂ）に示されるように、本体部１５の内壁面に雌ネジを形成し、アパーチャ部１９の外壁面に雄ネジを形成すれば、アパーチャ部１９を取り外した際にも、大径化された電子通過孔１８として本体部１５を利用することができる。なお、図５（ｂ）に示される本体部１５の内壁面及びアパーチャ部１９の外壁面は、ターゲット５側に向かって先細りとなるテーパ状に形成されている。そのため、本体部１５に対してアパーチャ部１９を締め込んだ際に、本体部１５に対して所定の位置でアパーチャ部１９を停止させることができる。以上のように、アパーチャ部１９を本体部１５に対して着脱自在とすることで、所望の形状等を有する電子通過孔１８を電子通路７に設けることができる。
【００３２】
また、電子通路７において凹凸面となる内壁面がターゲット５側に向かって先細りとなるテーパ状に形成されていれば（図５（ｂ）参照）、その内壁面に入射した電子がターゲット５側に反射するのをより確実に抑制することができる。
【００３３】
また、電子通路７において凹凸面となる部分がその電子銃２側の部分よりも軽元素の材料からなっていれば、電子の入射によるＸ線の発生が抑制されため、ターゲット５における電子ビームＥの集束スポット以外の部分からＸ線が放射されるのを防止することができ、Ｘ線像の解像度をより一層向上させることが可能となる。凹凸面となる部分の材料の例としては、その電子銃２側の部分の材料がステンレス鋼である場合、カーボンやチタン、アルミニウム等が挙げられる。なお、図５（ａ）に示されるアパーチャ部材１７においてアパーチャ部１９をより軽元素の材料で形成することは、カットされる電子ビームＥの周縁部分がアパーチャ部１９のフランジ部１９ａに照射されるため、アパーチャ部１９におけるＸ線の発生を抑制する観点から、好適である。
【００３４】
更に、Ｘ線発生装置１は、単コイル型の構造を有するものに限定されず、二段コイル型の構造を有するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】第１の実施形態のＸ線発生装置の断面図である。
【図２】図１に示されたＸ線発生装置の要部断面図である。
【図３】第２の実施形態のＸ線発生装置の要部断面図である。
【図４】他の実施形態のＸ線発生装置のアパーチャ部材の断面図である。
【図５】他の実施形態のＸ線発生装置のアパーチャ部材の断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１…Ｘ線発生装置、２…電子銃、５…ターゲット、７…電子通路、９…パイプ部材（第２の部分）、９ａ…内壁面、１２…電磁コイル、１５…本体部（第１の部分）、１５ａ…貫通孔、１８…電子通過孔、１８ａ…内壁面、１９…アパーチャ部、Ｅ…電子ビーム。
【図１】
0005149707.tif 000002
【図２】
0005149707.tif 000003
【図３】
0005149707.tif 000004
【図４】
0005149707.tif 000005
【図５】
0005149707.tif 000006